KR-20260062029-A - INJECTION DEVICE CONTROL METHOD AND INJECTION MOLDING SYSTEM

Abstract

사출 성형의 조건 제시를 용이하게 하고, 성형 품질의 안정화를 도모하는 것을 가능하게 하는 사출 장치의 제어 방법 및 사출 성형 시스템을 제공한다. 본 발명은, 제1 및 제2 실린더를 갖는 사출 장치의 제어 방법 및 사출 성형 시스템으로서, 상기 제2 실린더를 가열하는 히터의 설정 온도, 상기 제2 실린더 내의 스크류의 회전 속도, 및 사이클 시간을 파라미터로 한 사출 성형을 실행하고, 상기 히터로부터 성형 재료에 투입된 에너지의 추정값(Q2), 및 상기 스크류로부터 상기 성형 재료의 전단에 투입된 에너지의 추정값(Q3)을 산출하고, 상기 Q2와 상기 Q3 간의 비율을 가시화하여 오퍼레이터에 제시한다.

Inventors

• 모리카와 타다시

Assignees

• 가부시키가이샤 소딕

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20250910

Priority Date

20241028

Claims (6)

1. 사출축을 갖는 제1 실린더와, 상기 제1 실린더에 연통로를 통하여 접속된 제2 실린더를 갖는 사출 장치의 제어 방법으로서, 상기 방법은, 교대로 실시되는 시행(詩行) 공정 및 파라미터 갱신 공정과, 제시 공정을 포함하고, 상기 시행 공정의 각각은, 성형 공정과, 산출 공정을 포함하고, 상기 성형 공정에서는, 상기 제2 실린더를 가열하는 히터의 설정 온도, 상기 제2 실린더 내에 배치된 스크류의 회전 속도, 및 사이클 시간을 파라미터로 한 사출 성형을 실행하고, 상기 산출 공정에서는, 상기 히터로부터 성형 재료에 투입된 에너지의 추정값인 Q2, 및 상기 스크류로부터 상기 성형 재료의 전단(剪斷)에 투입된 에너지의 추정값인 Q3를 산출하고, 여기서, 상기 Q2 및 상기 Q3는, 각각, 상기 성형 공정에서 상기 히터에 의한 가열로 소비된 전력 및 상기 성형 공정에서 상기 스크류의 회전으로 소비된 전력에 기초하여 계산되며, 상기 파라미터 갱신 공정에서는, 상기 파라미터 중 적어도 하나의 값을 변경하고, 상기 제시 공정에서는, 상기 시행 공정마다의 상기 Q2와 상기 Q3 간의 비율을 가시화하여 오퍼레이터에 제시하는, 사출 장치의 제어 방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 제시 공정에 있어서, 상기 비율에 추가하여, 상기 성형 재료의 용융 또는 유동화에 필요한 에너지의 이론값 Q0의 계산값을 제시하는, 사출 장치의 제어 방법.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 파라미터 갱신 공정에 있어서, 상기 설정 온도, 상기 회전 속도 및 상기 사이클 시간의 우선순위로 상기 파라미터의 값을 변경하는, 사출 장치의 제어 방법.
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제시 공정에 있어서, 상기 비율에 추가하여, 상기 설정 온도, 상기 회전 속도 및 상기 사이클 시간의 각각의 설정값을 제시하는, 사출 장치의 제어 방법.
5. 청구항 3에 있어서, 상기 제시 공정에 있어서, 상기 비율에 추가하여, 상기 설정 온도, 상기 회전 속도 및 상기 사이클 시간의 각각의 설정값을 제시하는, 사출 장치의 제어 방법.
6. 사출 성형 시스템으로서, 사출 장치와, 상기 사출 장치에 접속된 제어 장치를 구비하고, 상기 사출 장치는, 사출축을 갖는 제1 실린더와, 상기 제1 실린더에 연통로를 통하여 접속된 제2 실린더와, 상기 제2 실린더의 외주면에 설치된 히터와, 상기 제2 실린더 내에 배치된 스크류를 가지며, 상기 제어 장치는, 명령이 기재된 프로그램이 저장된 적어도 하나의 메모리와, 상기 명령을 실행하여 오퍼레이터를 위한 작업을 지원하도록 구성된 적어도 하나의 프로세서와, 표시 장치를 가지며, 상기 지원은, 교대로 실시되는 시행 공정 및 파라미터 갱신 공정과, 제시 공정을 포함하고, 상기 시행 공정의 각각은, 성형 공정과, 산출 공정을 포함하고, 상기 성형 공정에서는, 상기 히터의 설정 온도, 상기 스크류의 회전 속도, 및 사이클 시간을 파라미터로 한 사출 성형을 실행하고, 상기 산출 공정에서는, 상기 히터로부터 성형 재료에 투입된 에너지의 추정값인 Q2, 및 상기 스크류로부터 상기 성형 재료의 전단에 투입된 에너지의 추정값인 Q3를 산출하고, 여기서, 상기 Q2 및 상기 Q3는, 각각, 상기 성형 공정에서 상기 히터에 의한 가열로 소비된 전력 및 상기 성형 공정에서 상기 스크류의 회전으로 소비된 전력에 기초하여 계산되며, 상기 파라미터 갱신 공정에서는, 상기 파라미터 중 적어도 하나의 값을 변경하고, 상기 제시 공정에서는, 상기 시행 공정마다의 상기 Q2와 상기 Q3 간의 비율을 가시화하여 오퍼레이터에 제시하는, 사출 성형 시스템.

Description

사출 장치의 제어 방법 및 사출 성형 시스템{INJECTION DEVICE CONTROL METHOD AND INJECTION MOLDING SYSTEM} 본 발명은, 사출 장치의 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 사출 장치를 갖는 사출 성형 시스템에도 관한 것이다. 형상에 관한 높은 자유도를 가지면서 양산성도 우수한 점에서, 플라스틱 제품의 제조에 사출 성형이 널리 이용되고 있다. 사출 성형에 있어서는, 일정한 품질의 담보를 위해, 성형 재료의 가소화 또는 혼합에서의 성형 재료의 온도 관리가 중요하다. 성형 재료를 가소화 또는 혼합하기 위한 실린더 내에 투입된 성형 재료의 온도는, 실린더에 설치된 히터의 온도 설정에 따라 관리되는 것이 일반적이다. 단, 실린더 등으로의 산일(散逸)의 영향을 제외하였다고 해도, 가소화 또는 혼합의 과정에서 성형 재료가 얻는 열량은, 히터로부터 주어지는 열량에 일반적으로 일치하지 않는다. 실린더 내부에 배치된 스크류의 회전에 기인하여 성형 재료에 전단열이 발생하기 때문이다. 전단열의 발생 자체는 불가피하지만, 과도한 전단열은, 성형품의 물성의 열화, 과잉 가스의 발생, 실린더 및/또는 스크류의 내구성의 저하(예를 들면 마모 또는 부식) 등의 결함으로 이어질 수 있다. 그 때문에, 가소화 또는 혼합의 과정에서 성형 재료의 전단에 의해 발생하는 열량을 파악할 수 있으면 유리하다. 예를 들면 하기의 특허문헌 1은, 전단에 의한 발열량을 스크류의 동작시와 정지시 사이의 히터 출력의 차이로부터 파악하는 것을 제안하고 있다. [도 1] 본 발명의 어떤 실시형태에 의한 사출 성형 시스템의 개요를 나타내는 도면이다. [도 2] 도 1에 도시된 사출 성형 시스템(1) 중 성형 재료의 사출에 주로 관계되는 부분을 사출 장치(10)의 외장을 분리하여 나타내는 도면이다. [도 3] 사출 장치(10)의 모식적인 부분 단면도이다. [도 4] 사출 성형 시스템(1)에 의한 작업 지원의 실행에 의해 제어 장치(20)의 표시 장치(22)에 표시되는 화면의 일례를 설명하는 도면이다. [도 5] 본 발명의 다른 어떤 실시형태에 의한 예시적인 제어 방법을 나타내는 흐름도이다. [도 6] 도 5에 도시된 시행 공정(S1)에 포함될 수 있는 공정을 나타내는 도면이다. [도 7] 히터(12H)의 설정 온도(Pt), 스크류(12S)의 회전 속도(Pr) 및 사이클 시간(Pc)의 우선순위로 파라미터의 값을 변경하도록 한 파라미터 갱신의 예를 설명하기 위한 흐름도이다. [도 8] 히터(12H)의 설정 온도(Pt), 스크류(12S)의 회전 속도(Pr) 및 사이클 시간(Pc)의 우선순위로 파라미터의 값을 변경하도록 한 파라미터 갱신의 예를 설명하기 위한 흐름도이다. [도 9] 「지원 모드」의 완료시에 오퍼레이터에 제시되는 화면의 다른 일례를 설명하는 도면이다. [도 10] 「지원 모드」에 의한 작업 지원에서의 제어 단계의 다른 일례를 설명하기 위한 흐름도이다. 이하, 본 발명의 실시형태를 설명한다. 이하에 나타내는 실시형태 중에서 나타낸 각종 특징 사항은, 서로 조합 가능하다. 또한, 각 특징에 대해 독립적으로 발명이 성립된다. 또, 이하에 나타내는 도면에서는, 과도하게 복잡해지는 것을 피하기 위해 일부의 부재 등의 도시를 생략하는 경우가 있다. <1. 사출 성형 시스템> 도 1은, 본 발명의 어떤 실시형태에 의한 사출 성형 시스템의 개요를 나타낸다. 도 1에 도시된 사출 성형 시스템(1)은, 사출 장치(10)와, 제어 장치(20)와, 형체결 장치(30)를 가진다. 이하에서는, 사출 장치(10)로서, 연통로를 통하여 서로 접속된, 독립적인 2개의 실린더(배럴이라고도 부름)를 갖는 장치를 상정한다. (1.1 사출 장치(10)) 도 2는, 도 1에 도시된 사출 장치(10) 중 성형 재료의 사출에 주로 관계되는 부분을 사출 장치(10)의 외장을 분리하여 나타낸다. 도 2에 예시된 구성에 있어서, 사출 장치(10)는, 제1 실린더(11) 및 제2 실린더(12)를 가진다. 사출 장치(10)는, 추가로, 제2 실린더(12)를 제1 실린더(11)에 접속하는 정션(junction; 14)과, 정션(14)에 장착된 사출 노즐(16)을 포함한다. 제1 실린더(11)는, 내부에 사출축을 갖는 사출 실린더이다. 제1 실린더(11)의, 축방향에서 상술한 사출 노즐(16)과는 반대측인 후단에는, 사출축을 구동시키기 위한 사출 구동 장치(11D)가 배치된다. 여기서, 「사출축」이란, 사출 실린더의 내부에 배치되는 사출 플런저 또는 사출 스크류를 가리킨다. 본 명세서에서는, 이들 구조를 포괄하는 용어로서 「사출축」의 용어를 사용한다. 한편, 제2 실린더(12)는, 제2 실린더(12)의 축방향으로 연장되는 스크류를 내부에 가진다. 제2 실린더(12)의 후단에는, 스크류 구동 장치(18)가 배치된다. 스크류 구동 장치(18)는, 제2 실린더(12) 내부의 스크류를 구동시키는 모터 등의 액추에이터를 포함하고 있다. 이하, 본 명세서에서는, 각 실린더의 축방향에서 사출 노즐(16)에 가까운 측(도 2에서 말하면 좌측)을 「전」 또는 「전방측」, 사출 노즐(16)과는 반대측을 「후」 또는 「후방측」과 같이 부르는 경우가 있다. 제2 실린더(12)는, 추가로, 성형 재료가 투입되는 호퍼(12P)를 그 후단 부근에 가진다. 제2 실린더(12)는, 성형 재료를 가소화시키는 가소화 실린더, 또는 성형 재료를 혼합하는 혼합 실린더이다. 제2 실린더(12)는, 호퍼(12P)로부터 투입되는 성형 재료가 열가소성 수지이면 가소화 실린더로서 기능하고, 투입되는 성형 재료가 열경화성 수지이면 혼합 실린더로서 기능한다. 도 3은, 사출 장치(10)의 부분 단면을 모식적으로 나타낸다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 실린더(12)의 내부에는 스크류(12S)가 수용되어 있다. 스크류(12S)로서는, 제2 실린더(12)의 기능에 따라, 가소화 스크류 및 혼합 스크류 중 어느 하나가 선택된다. 스크류(12S)는, 성형 재료가 열가소성 수지이면, 성형 재료를 가소화시키는 가소화 스크류이며, 성형 재료가 열경화성 수지이면, 성형 재료를 혼합하는 혼합 스크류이다. 어떤 경우든, 제2 실린더(12)가 스크류(12S)를 구비하는 점에서, 사출 장치(10)는, 스크류 프리플라 방식의 사출 장치라고 불린다. 간단화를 위해, 이하에서는, 스크류(12S)가 가소화 스크류인 것으로서 설명을 계속한다. 도 3에 모식적으로 도시된 바와 같이, 제2 실린더(12)의 외주면에는 히터(12H)(예를 들면 복수의 밴드 히터)가 장착된다. 사출 장치(10)의 동작시, 히터(12H)에 의한 가열은, 후술하는 제어 장치(20)에 의해 제어된다. 제어 장치(20)는, 히터(12H)의 출력의 제어뿐만 아니라, 히터(12H)로부터의 가열에 의한 제2 실린더(12)의 온도 변화를 모니터링 가능하게 구성될 수 있다. 제2 실린더(12)가, 히터(12H) 및 온도계를 그 일부에 포함한 온도 조절 유닛을 가지고 있어도 좋다. 다음에 제1 실린더(11)에 주목하면, 여기서는, 사출축(11A)으로서, 제1 실린더(11)의 축을 따라 왕복 동작 가능하게 구성된 사출 플런저가 제1 실린더(11)의 내부에 배치되어 있다. 제1 실린더(11)의 후단에 위치하는 사출 구동 장치(11D)는, 제어 장치(20)로부터의 지시에 기초하여 제1 실린더(11)의 내부에서 사출축(11A)을 전후로 구동하는 임의의 액추에이터를 포함한다. 사출 구동 장치(11D)로서, 전동 실린더 또는 유압 실린더를 예시할 수 있다. 제1 실린더(11)의 전단과 사출 노즐(16) 사이에, 정션(14)이 위치한다. 도 3에 도시된 예에 있어서, 정션(14)은, 가지부(14Bb)를 가지고 있고, 제2 실린더(12)의 전단이 이 가지부(14Bb)에 접속되어 있다. 정션(14)은, 제1 유로(141) 및 제2 유로(142)를 그 내부에 가진다. 이들 중 제1 유로(141)는, 제1 실린더(11) 내부의 공간으로부터 사출 노즐(16) 내부의 공간에 연통한다. 한편, 제2 유로(142)는, 제1 실린더(11) 내부의 공간과 제2 실린더(12) 내부의 공간을 연결하는 연통로를 규정한다. 도 3에 모식적으로 도시된 바와 같이, 제2 유로(142)(연통로)는, 가지부(14Bb) 내를 통과하여 제2 실린더(12) 내부의 공간에 연통하고 있다. 제2 실린더(12)의 외주면과 마찬가지로, 정션(14)의 외주면에는, 온도 조절을 위한 히터(14H)(예를 들면 밴드 히터)가 장착될 수 있다. 이 예에서는, 제1 실린더(11) 및 사출 노즐(16)도 외주면에 히터(11H)(예를 들면 밴드 히터) 및 히터(16H)(예를 들면 코일 히터)를 각각 가지고 있고, 소정의 온도로 가열 가능하게 구성되어 있다. 이들 히터의 출력도 제어 장치(20)에 의해 제어 및 모니터될 수 있다. (1.2 제어 장치(20)) 다시 도 1을 참조한다. 제어 장치(20)는, 적어도 하나의 프로세서와, 적어도 하나의 메모리를 가지며, 도 1에 예시된 구성에 있어서, 제어 장치(20)는, 사출 성형 시스템(1)의 오퍼레이터에 대한 사용자 인터페이스로서의 표시 장치(22)를 더 가진다. 표시 장치(22)의 전형예는, 조작반에 마련된 액정 패널 또는 터치 패널이다. 제어 장치(20)는, 사출 장치(10) 및 형체결 장치(30)와의 접속을 가지며, 이들 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면 사출 장치(10)의 사출 구동 장치(11D) 및 스크류 구동 장치(18)는, 상술한 바와 같이, 사출축(11A) 혹은 스크류(12S)를 구동시키기 위한 액추에이터를 포함하고 있다. 제어 장치(20)의 프로세서는, 메모리에 저장된 동작 프로그램에 기재된 명령에 따라, 이들 액추에이터의 동작을 제어한다. 제어 장치(20)의 프로세서는, CPU, ASIC, FPGA 및 DRP 등의 여러 가지의 연산 회로에 의해 실현되어도 좋다. 제어 장치(20)의 메모리로서는, RAM, ROM 등의 공지의 구성을 이용할 수 있다. 제어 장치(20)의 기능은, 하드웨어 및 소프트웨어의 임의의 조합에 의해 실현되어도 좋다. 여기서는, 제어 장치(20)는, 히터(12H)를 비롯한, 사출 장치(10)에 설치된 각 부분의 디바이스의 출력 제어의 역할도